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曲轴是柴油机最重要的零部件之一,它的任务是将活塞的往复运动转换为旋转运动,并向外输出功率。柴油机的可靠性和寿命很大程度取决与曲轴的可靠性。
某柴油机曲轴发现早期断裂,出现故障的行驶里程为2~14万公里,断裂曲轴均发生在公路客车上,断裂部位均发生在曲轴自由端曲轴正时齿轮键槽部位。
本文在失效分析中运用常规理化检验、断口分析与有限元受力分析等技术和方法,引入了生产一致性影响的概念,对曲轴自由端的断裂原因进行综合分析,结果表明:由于柴油机在改型时曲轴自由端增加了输出,自由端的受力发生了变化,自由端安全系数不足,导致自由端出现疲劳断裂。
通过在曲轴自由端创造性地采取抗疲劳制造技术,在不改变自由端尺寸大小和材料的情况下,提高了疲劳强度。经过疲劳试验,改进后疲劳强度明显提高。对改进件装机出厂后跟踪验证,至今无质量反馈,表明分析准确,改进有效。
改进措施对齿轮系基本无改动,疲劳强度提高明显。对类似柴油机的改进设计有现实的指导意义。